Anthropic, yapay zekâ modeli Claude’un akrep zehrindeki ölümcül nörotoksinlere bağlanabilen protein molekülleri tasarladığını açıkladı. Şirketin bu hafta yayımladığı araştırmaya göre Claude Science ortamında çalışan dahili bir araştırma modeli, beş farklı akrep toksinine karşı yüz binlerce tasarım üretti; laboratuvarda test edilen 211 tasarımın 17’si belirlenen bağlanma ölçütlerini karşıladı.
Anthropic, sonuçların bir panzehir anlamına gelmediğinin altını özellikle çiziyor: Tasarımların zehri hücre ortamında ya da canlı hayvanlarda etkisiz hâle getirip getirmediği henüz test edilmedi. Yine de çalışma, yapay zekânın ilaç keşfinin erken aşamalarını ne kadar hızlandırabileceğine dair dikkat çekici bir örnek sunuyor.
İhmal edilen bir sağlık sorunu
Anthropic’in aktardığı verilere göre her yıl en az 1,2 milyon kişi akrep tarafından sokuluyor ve bu sokmalar yılda 3.250’den fazla ölüme yol açıyor. Hayatını kaybedenlerin çoğu, sağlık hizmetlerine erişimin sınırlı olduğu bölgelerdeki çocuklar. Yeni tedavilerin üretimi pahalı ve geliştirme maliyetlerini geri kazanmaları zor olduğu için akrep zehirlenmesi “ihmal edilen tropikal hastalıklar” arasında sayılıyor.
Bugün kullanılan panzehirler, binlerce akrepten sağılan zehirle bağışıklanan atların kanından elde edilen antikorlarla üretiliyor. Aylar süren bu süreç pahalı; üstelik geleneksel panzehirler genellikle yalnızca sınırlı sayıda nörotoksine karşı etkili. Sıfırdan (de novo) protein tasarımı ise hedef molekülün belirli bir bölgesine sıkıca tutunan küçük proteinleri bilgisayar ortamında oluşturmayı ve onları stabilite gibi ilaç özelliklerine göre optimize etmeyi mümkün kılıyor.
Uzman olmayan bir ekip, büyük ölçüde özerk bir yapay zekâ
Projenin çıkış noktası da ilginç. Finansal yatırım araştırma şirketi Citrini Research, Anthropic’e şu soruyla gelmiş: Claude, ve genel olarak yapay zekâ destekli ilaç keşfi, alanında uzman olmayan ama motive bir grubun gerçek bir sağlık sorununa çözüm aramasını mümkün kılabilir mi? Anthropic’in yaşam bilimleri ekibi Claude ile birlikte olası problemleri tartıştı ve akrep nörotoksinlerine karşı protein bağlayıcılar tasarlamaya karar verdi.
Ekip, Ağustos ayında yayımladığı önceki protein tasarımı çalışmasındaki komutu Citrini ile birlikte uyarlayarak modele verdi. Claude ilk komutun ardından 24 saat boyunca tamamen kendi başına çalıştı. Ekip daha sonra özellikle birden fazla toksini aynı anda hedefleyen tasarımlara yönlendiren dört ek komut verdi. İlk komuttan 64 saat sonra Claude test için 180 tasarımlık nihai listesini hazırladı.
Bu süreçte model, hedef toksin yapılarını Protein Veri Bankası (PDB) ve AlphaFold veritabanında arayarak seçti, her toksin için bağlayıcıların tutunacağı beş “sıcak nokta” belirledi, kalite eşiklerini kendisi koydu ve 12 farklı tasarım aracını nasıl kullanacağına karar verdi. Toplamda 318.484 tasarım üretti, 553.052 tasarım-toksin çiftinin yapısını tahmin ederek taradı. Kampanya yaklaşık 10.000 GPU saati harcadı. Claude, proteinlerin üretilmesi için dizileri de Anthropic’in talebiyle, Claude tarafından yazıldığı belirtilen e-postalarla Twist Bioscience’a gönderdi. Ekip, Claude’un yardımıyla 31 tasarım daha ekledi.
Dört ülkeden beş toksin hedeflendi
Çalışmada dört bölgeden beş nörotoksin seçildi: Meksika (Cn2), Brezilya (Ts1), Kuzey Afrika (AaH I ve AaH II) ve Orta Doğu (LqhIII). Bu toksinler, sinir hücrelerinin zarındaki sodyum kanallarına bağlanarak sinirlerin yanlış zamanda ateşlenmesine neden oluyor; ağır vakalarda kalp yetmezliği ve akciğerlerde sıvı birikmesi görülebiliyor.
Ekip yalnızca tek tek toksinlere değil, aynı aileden birden fazla toksine ya da beşine birden bağlanabilecek tasarımlar da istedi. Böyle bir bağlayıcı, gelecekte tüm bölgelerde kullanılabilecek ve daha az molekül gerektiren evrensel bir panzehir karışımının yolunu açabilirdi.
Laboratuvar sonuçları: 17 başarılı bağlayıcı
Tasarımlar iki sözleşmeli araştırma kuruluşunda, Adaptyv Bio ve Twist Bioscience’ta farklı yöntemlerle üretilip yüzey plazmon rezonansı (SPR) ile test edildi. Bir tasarımın “bağlayıcı” sayılması için iki laboratuvarda da her tekrarda bağlanma göstermesi, bağlanma gücünün 1 mikromolar ya da daha iyi olması ve ilgisiz bir insan proteinine yapışmaması gerekiyordu.
- 211 tasarımın 17’si bu ölçütleri karşıladı: 7’si Cn2’ye, 4’ü AaH II’ye, 4’ü AaH I’e, 2’si LqhIII’e bağlandı.
- Tek toksine yönelik 60 tasarımın 11’i (yüzde 18) başarılı oldu; Anthropic bu oranın tipik protein tasarımı kampanyalarıyla uyumlu olduğunu belirtiyor.
- Birden fazla toksini hedefleyen tasarımların hiçbiri birden fazla toksine karşı ölçütleri karşılayamadı.
En güçlü iki tasarım, Meksika akrebinin Cn2 toksinine tek haneli nanomolar düzeyinde, yani çok sıkı bağlandı. Rekabet deneyleri, bu tasarımların farelerde Cn2’yi etkisiz hâle getirdiği bilinen LR adlı antikorla aynı ya da çok yakın bir bölgeye tutunduğuna işaret ediyor. Bu da tasarımların toksini nötralize edebileceğine dair umut verici bir ipucu.
Sınırlar ve sonraki adımlar
Anthropic, çalışmanın en büyük iki sınırlılığını açıkça kabul ediyor: Tasarımlar ne laboratuvarda yetiştirilen hücrelerde nötralizasyon açısından ne de canlı hayvanlarda etkinlik açısından test edildi. Testler ayrıca zehirden saflaştırılan toksinlerle değil, laboratuvarda genlerinden üretilen toksinlerle yapıldı. Gerçek bir ilaca giden yolda güvenlik, stabilite, maliyet ve erişilebilirlik gibi aşamalar hâlâ önde duruyor.
Çalışmayı inceleyen İspanya Ulusal Kanser Araştırma Merkezi’nden (CNIO) Susana Vázquez Torres ve Danimarka Teknik Üniversitesi’nden Timothy P. Jenkins, sonuçları umut verici bir ilk adım olarak değerlendirdi. Vázquez Torres, bağlanmanın artık asıl darboğaz olmadığını, gerçek etkinin güvenli, uygun fiyatlı ve yaygın erişilebilir ilaçlar geliştirmekten geleceğini vurguladı. Jenkins ise ticari teşvikleri düşük olan hayvan zehirlenmeleri gibi alanlarda bu hızın büyük fark yaratabileceğini söyledi.
Anthropic, 211 tasarımın tamamını ve deney verilerini araştırmacıların kullanımına açtı. Şirket, 10.000 GPU saatinin çoğu araştırmacının erişebileceğinden çok daha fazla olduğunu kabul ederek, modellerini ortalama yaklaşık dört kat hızlandırdığını ve tek bir GPU üzerinde 24 saat çalışan sadeleştirilmiş tek ajanlı bir kurulumun bilgisayar ortamında benzer puanlara ulaştığını da ekliyor. Orta Doğu ve Kuzey Afrika türlerini de kapsayan çalışma, akrep sokmalarının halk sağlığı sorunu olduğu bölgeler için yapay zekâ destekli ilaç keşfinin potansiyelini gösteren erken bir örnek olarak öne çıkıyor.
Kaynak: Anthropic, The Decoder
